發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒技術(shù)中高性能富氧膜的制備研究.pdf

1、富氧燃燒技術(shù)對發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排有重要意義，膜法富氧是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒的重要方式。然而，目前開發(fā)的富氧膜材料透氣量較低，縱向易分離，在滿足發(fā)動(dòng)機(jī)富氧方面還有較大的提升空間。本論文以較低分子量的乙烯基聚二甲基硅氧烷為原料，通過交聯(lián)改性和摻雜改性等方法制備了富氧濃度與商品化富氧膜相當(dāng)，透氣量為未改性硅橡膠膜10倍，縱向不分離的富氧膜，并以此為基礎(chǔ)制備了性能穩(wěn)定的螺旋卷式富氧膜組件，可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的富氧燃燒。
　　以自制的乙烯基硅橡膠為

2、原料、含氫硅油為交聯(lián)劑，制備交聯(lián)改性的乙烯基硅橡膠涂覆液，通過單因素實(shí)驗(yàn)考察原料配比、交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間、固化溫度、固化時(shí)間、基膜截留分子量和操作壓力等因素對復(fù)合膜成膜性能和富氧性能的影響，確定了較佳的涂覆液制備條件：原料配比2~6、交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間1h~3h、固化溫度60℃~110℃、固化時(shí)間1h~6h，基膜截留分子量為2W。利用design-expert軟件對原料配比、交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間、固化溫度、固化時(shí)間進(jìn)行Box-Behnkn響應(yīng)面設(shè)計(jì)，得到置

3、信度較高的模型，并確定了最優(yōu)富氧性能膜的制備條件：原料配比4.3，交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間2.15h，固化溫度86.25℃，固化時(shí)間1.75h。利用該條件制備了富氧濃度為28.68%，透氣量為4696.33barrer，最大拉伸力為43.70N的的復(fù)合膜。
　　利用少量含氫硅油過量法，將納米二氧化硅以共價(jià)締合的方式摻雜于硅橡膠-聚砜復(fù)合膜中，獲得了透氣量為5801.46barrer，富氧濃度為29.76%的膜，較未添加納米SiO2的膜，該膜透

4、氣量增加了1105.13barrer，富氧濃度增加了1.08%。膜的機(jī)械性能測試結(jié)果顯示，納米SiO2的加入使膜的機(jī)械強(qiáng)度減弱，但可滿足常規(guī)組件的制備要求。
　　以上述富氧膜為原料，制備了面積為3m2的螺旋卷式膜組件，并調(diào)試了組件的運(yùn)行條件。發(fā)現(xiàn)：控制組件運(yùn)行壓差大于0.086MPa，透氣量可達(dá)5m3/h以上，富氧濃度可達(dá)29.01%以上；控制進(jìn)氣量為20~60m3/h，組件回收率可達(dá)8.3%~25%，富氧濃度可達(dá)24.38%~2